Header Image

Прошло два месяца с момента проведения второго Всероссийского съезда саморегулируемых организаций (СРО). Могу сообщить, что Национальное объединение строителей активно работает над решением приоритетных стратегических задач, поставленных съездом.

Подробнее ...
4.1.1. Основные стадии и процессы формирования Печать E-mail
13.12.2014 23:09

Угленосные формации занимают 15% территории суши.
Специфика воздействия угледобычи на окружающую среду во многом определяется вещественным составом и состоянием разрабатываемой толщи, отражающих, в свою очередь, геохимические процессы седиментогенеза, катагенеза, гипергенеза (вторичного окисления), которыми подвергалась угленосная толща. Использование историко-геологического подхода в экологии (Максимович и др., 2000, 2002), включающее рассмотрение геохимических особенностей формирования угленосных формаций, позволяет понять особенности техногенных процессов, сопровождающих добычу угля, и определить стратегию разработки природоохранных мероприятий.

В процессе формирования угленосной формации происходит существенное изменение окислительно- восстановительных, кислотно-щелочных условий, давления, температуры и др., что меняет подвижность и особенности концентрации элементов.
На этапе седиментогенеза углеобразование связано с возникновением и эволюцией растительности. Вещественный состав толщи определяется тектоническими и фациальными условиями, составом пород сноса. Для платформенных формаций характерна хорошая сортировка по минеральному составу материала с мелкой и средней зернистостью, т.е. механические геохимические барьеры хорошо выражены. Геосинклинальные формации отличаются значительно худшей дифференциацией минерального и гранулометрического состава. Минеральный состав песчаных отложений определяется, главным образом, составом пород областей сноса. Для глинистых отложений эта зависимость выражена слабее. Здесь ведущую роль играют фациальные условия. Для морских обстановок характерен гидрослюдистый и гидрохлоритовый первоначальный составы. Для лимнических обстановок типичны каолинитовые и каолин-гидрослюдистые глины (Металлогения и геохимия …, 1988).
В седиметационных бассейнах активно протекают геохимические и биогеохимические процессы. Например, растительные организмы-торфообразователи извлекают из растворов сульфат-ион, сера которого переходит в состав аминокислот, белков, цистеина и метионина. Так накапливается первичная конституционная сера, которая без изменения содержания переходит в состав бурого и каменного углей (Металлогения и геохимия …, 1988; Штах и др., 1978).
Дальнейшие преобразования угленосной толщи (на этапе диагенеза) характеризуются следующими признаками (Металлогения и геохимия …, 1987):
- восстановительной средой, высоким содержанием углекислого газа и органических кислот;
- формированием минеральных новообразований;
- высокой сорбционной активностью органического вещества;
- инфильтрационным привносом в толщу элементов, подвижных в окислительной обстановке;
- развитием сульфатредукции.
Сульфат-редукция в бассейнах, содержащих сульфат-ионы, осуществляется по следующей схеме (Кизильштейн, 1975):
(ОВ - H+) + SO42- → H2S + 200 ккал,
где ОВ - органическое вещество.
Следующая стадия углеобразования - катагенез характеризуется разнообразными геохимическими условиями и процессами. Преобразование осадков происходит преимущественно в нейтральных, реже слабокислой или слабощелочной среде. Высокая восстановительная емкость отложений обусловлена значительным содержанием закисного железа и органики. Восстановительная обстановка с высокой подвижностью двухвалентного железа приводит к его перераспределению в пластах - образуются сидеритизированные горизонты, вторичная пиритизация. Железо может выноситься за пределы угленосной толщи, что ведет к осветлению песчаных отложений и формированию осадочных железных руд на ее периферии.
Наблюдается каолинизация алюмосиликатов, возможны различные катагенетические процессы - оруденение, вследствие гидротермальной деятельности, монтмориллонитизация вулканогенно-осадочных пород. Появляется высокая подвижность кальция и вынос его из толщи в результате образования бикарбонатов, отмечается цементация пород осадочными карбонатами, кремнеземом, железом и их переход в минеральную форму. Снижается физико-химическая активность органической части углей, вследствие чего уменьшается содержание элементов, связанных с органической частью, происходит их вынос или переход в минеральную форму.
В зоне раннего гипергенеза при появлении сульфат-иона в поровых водах возможна его редукция до сероводорода. В итоге появляются сульфиды железа - пирит, марказит, выполняющие трещины в угольных пластах и вмещающих породах.
Под влиянием положительных тектонических движений и эрозионных процессов угольные пласты могут попадать в зону аэрации и подвергаться воздействию вод, несущих окисляющие агенты, что приводит к развитию вторичных окислительных процессов. Метан и другие газы глубокозалегающих угольных формаций вследствие разрушения перекрывающих толщ начинают мигрировать и, в конечном счете, выносятся из угольной толщи. Угленосные отложения попадают в обстановку, резко отличную от условий их формирования.
Процессы окисления, которые можно рассматривать как начало гипергенных изменений толщи, сопровождаются выделением тепла, протекают самопроизвольно и приводят к уменьшению свободной энергии системы (Аммосов, 1965). Зона окисления в ряде случаев достигает глубин 100 м и более. Основными факторами, определяющими интенсивность процессов окисления, являются климат, скорость эрозионных процессов, условия залегания пород, стадия метаморфизма углей, их состав и трещиноватость.
Рассмотрим в качестве примера процессов окисления сернокислотное выветривание. В результате окисления пирита образуются сульфаты двухвалентного железа и серная кислота. При содержании пирита более 4 % и отсутствии минералов, способных нейтрализовать серную кислоту (например, карбонатов), воды приобретают кислую реакцию (pH=2-3) и сульфатный состав. Высокое содержание сульфидной серы, увеличение водопритока, воздухообмена и объема пород, вовлеченных в геохимические процессы, провоцируют сернокислотное выветривание.
Возникающий сернокислотный процесс увеличивает
подвижность многих элементов (железа, алюминия, меди и др.). При разгрузке сернокислых вод на поверхности земли образуются сульфаты калия, железа и алюминия в виде минералов: ярозит KFe3+(SO4)2(OH)6, алуноген Al2(SO4)3•17H2O, ромбоклаз HFe3+(SO4)2•4H2O и др.
Разработка месторождений усиливает развитие окислительных процессов в угленосных толщах. Наибольшее влияние на формирование техногенно-геохимических обстановок оказывают элементы с высокими концентрациями в угольной толще.

 
Free template "Frozen New Year" by [ Anch ] Gorsk.net Studio. Please, don't remove this hidden copyleft! You have got this template gratis, so don't become a freak.